林冠附生植物生态学研究进展

林冠附生植物及其枯死存留物是构成山地湿性森林生态系统中生物区系、结构和功能的重要组分。由于在林冠攀爬技术上的限制,过去对林冠附生植物在生态系统结构和功能过程中的作用未能引起足够的重视。近20年来,随着对林冠生物多样性及其在生态系统功能过程影响的认识和研究技术上的提高,对林冠附生生物的研究已逐步从个体水平转移到系统水平上。有关林冠附生植物多样性、生物量及其生态学效应已成为近年来国际上新兴研究领域——“林冠学”的研究热点之一。许多研究表明,林冠附生植物在生态系统水平上的交互作用比它们的解剖、形态和生理特征更为重要。国外大量的研究结果表明,林冠是一个适合于许多生物种类生存的场所,其数量比想象的更为丰富。在全球范围内估计有29 500余种附生植物,其中维管束附生植物的种类高达24 000种,约占总维管束植物种类的10%。林冠附生物的生物量在世界各地森林中存在较大的差异,其范围在105~44 000 kg·hm^-2之间,其中在一些热带和温带天然老龄林中林冠附生物的生物量超过了宿主林木的叶生物量。林冠附生植物还具有较大的叶面积指数(LAI)。林冠附生物丰富的物种组成、较高的生物量、独特的生理形态特征以及它们分布于森林与大气相互作用的关键界面,使得它们在生态系统物种多样性形成及其维持机制、养分和水分循环、指示环境质量等方面具有重要的作用。林冠附生植物及其枯死残留物具有较强的能力吸收雨水和空气中的营养物质,在林冠层中形成一个潮湿的环境促进氮固定,林冠附生植物群落还能为生存于林冠的其它生物(如鸟类、哺乳动物、两栖动物、爬行动物和昆虫等)提供食物和栖息场所。林冠附生植物的生长发育与分布格局除与宿主有关外,还受到环境因素(气候、地形、微生境条件等)和人为干扰的影响。由于世界各地森林类型多样和环境条件各异,目前国际上有关附生物的研究仍十分活跃,建立了林冠研究网络,研究不同类型森林中附生植物及其枯死残留物的动态及其与群落特征、环境因子的数量关系,探讨、交流和发展有效的标准测量方法和技术是该领域研究的主要内容。国内对林冠附生植物生态学的研究刚刚起步,有待于今后加强该领域的研究。     

基于塔吊的林冠科学研究进展及展望

林冠是生物圈中物种最为丰富的生境之一。长期以来,由于森林三维空间复杂性和林冠访问技术的限制,人们对林冠生物多样性、林冠的结构、功能和生态过程知之甚少。塔吊的应用突破了技术瓶颈,给林冠科学研究带来了深刻的变革。20世纪80年代以来,基于全球的林冠塔吊,国际上先后发起了林冠与土壤节肢动物多样性调查计划、林冠生物学计划、林冠CO2富集和增温实验等一系列科学研究计划,回答了林冠“有什么、在哪里、怎样变”等基本问题,极大地推动了林冠科学的发展。本综述首先介绍了林冠访问技术及发展历程。随后,较为系统地梳理了基于塔吊平台发起的林冠研究计划,并从林冠生物多样性格局、林冠生态过程和林冠对全球变化的响应与适应3方面总结了相关研究进展。最后,从林冠访问技术所驱动的重大发现、林冠科学的主要研究框架、林冠科学的地域性与局限性等方面阐述了林冠科学研究计划带来的重要启示,并提出今后的林冠研究应更多关注“林冠–地面–土壤”3个层次相互关联形成的整体结构和功能系统,通过多元异构数据融合和人工智能技术,从多尺度、全方位解析全球变化背景下,整体森林的生物多样性格局、生态过程及其服务功能的响应与维持机制。     

林冠附生植物观测方法概述

林冠的物种多样性极为丰富,在整个森林生态系统中具有非常重要的作用。但由于乔木树体高大,冠层难以接近,在很大程度上限制了林冠植物多样性的研究。在过去30年中,各种技术不断应用于林冠附生植物的采样,林冠取样方法的研究成为林冠附生植物的多样性、生物量及其生态学效应等方面研究的重要基础。文中以附生植物多样性、生物量和附生植物群落的生态功能等为基础,结合作者已开展的工作,综述了林冠附生植物的观测调查及取样方法,并且分析了不同方法的特点及在林冠研究中的应用,对进一步深入研究附生植物提出了一些建议。     

亚热带常绿阔叶林冠层附生植物叶片形态结构及生理功能特征的适应性研究

以南亚热带常绿阔叶林林冠层不同部位的4种附生植物:瓜子金(Dischidia chinensis Champ.ex Benth.)、蔓九节(Psychotria serpens L.)、白背瓜馥木(Fissistigma glaucescens (Hance) Merr.)和山萎(Piper hancei Maxim.)为研究对象,比较其叶片解剖结构和光合、蒸腾等生理特性,探讨附生植物叶片形态结构、生理生态功能对冠层不同部位水、热和光资源的适应以及叶片形态结构与生理生态功能的联系.结果表明:着生在冠层上部的两种附生植物瓜子金和蔓九节叶片小而厚(厚度分别为3558±63 μm和217.1±33.1 μm),气孔面积小(分别为185.7±3.7 μm2和225 4±5.2 μm2)且覆盖角质膜,有利于降低蒸腾速率(两者分别为0.17±0.02 mmol H2O和0.34±0.05 mmol H2O),提高水分利用效率WUE(分别为11.35±0.87 μmol CO2/mmolH2O和7.88±1.31 μmol COJmmol H2O),更适应冠层顶部高温、低湿、强光照的生境.这些结构特征却不利于气体交换,会致使瓜子金和蔓九节的光合作用降低(二者最大净光合速率Pmax分别为2.2±0.1 μmol CO2 ·m-2·s-1和3.2±0 4 μmol CO2·m-2·s-1).冠层中下部的白背瓜馥木和山蒌叶片相对较薄(厚度分别为90.8±9.9 μm和114 9±18.2 μm),气孔面积较大(分别为260.6±6.3 μm2和362.5±8.7 μm2),叶肉细胞分化明显,海绵组织排列松散,有利于提高对弱光的利用,增强光合能力(二者Pmax分别为9.5±1.3 μmol CO2·m-2·s-1和7.1±0.8 μmol CO2·m-2·s-1,是瓜子金和蔓九节Pmax的3～4倍),更适应冠层中下部低温、高湿、弱光照环境.这些结构同时会导致白背瓜馥木和山蒌蒸腾速率提高(两者分别为0.67±0.10 mmol H2O和0.74 +0.13 mmol H2O),WUE下降(分别为4.4±1.01μmol CO2/mmol H2O和3.4±0.9 μmol CO2/mmol H2O,仅为瓜子金和蔓九节WUE的30％ -48％).这表明着生在林冠层不同部位的附生植物叶片形态结构特征随着光合有效辐射、温度、湿度等微环境因子的变化表现出显著的差异,并致使各自的生理生态功能发生了相应的适应,是植物适应环境条件的重要表现.     

附生维管植物多样性及其与宿主特征的相关性: 以哀牢山中山湿性常绿阔叶林为例

附生维管植物对维持森林生态系统的生物多样性、碳储量、生态水文和养分通量有重要贡献。评估附生植物的多样性格局可以为其群落构建机制以及全球变化背景下附生植物的保护和资源利用提供依据。本文以哀牢山中山湿性常绿阔叶林1.44 ha塔吊样地中的附生维管植物为研究对象, 综合分析了6种优势乔木宿主植株上附生维管植物的物种丰富度(S)、系统发育多样性(PD)、系统发育结构及其与宿主胸径、树高和物种的相关性。结果表明: 哀牢山中山湿性常绿阔叶林311株优势乔木上共调查到26科44属62种附生维管植物。附生植物物种丰富度和系统发育多样性与宿主胸径和树高均呈极显著正相关(P < 0.001)。标准化的系统发育多样性(SES.PD)与附生植物物种丰富度无显著相关关系, 随宿主胸径的增加而显著增加(P < 0.05), 随宿主树高的增加而显著减小(P < 0.05)。折柄茶(Stewartia pteropetiolata)上附生植物的物种丰富度与PD极显著低于其他宿主物种(P < 0.001), 但6种宿主物种上附生植物的SES.PD无显著差异(P > 0.05)。变色锥(Castanopsis wattii)和多花含笑(Michelia floribunda)上的附生植物系统发育结构呈发散状态, 木果柯(Lithocarpus xylocarpus)和折柄茶上的附生植物系统发育结构呈聚集状态, 其余宿主上的附生植物系统发育结构不明显。综上所述, 宿主特征包括宿主大小和物种的差异是维持附生维管植物多样性格局的关键, 这一结果可为今后从多维度、多角度解析附生维管植物多样性的格局及其维持机制奠定坚实基础。     

云南哀牢山山地湿性常绿阔叶林附生植物的多样性和分布

附生植物对山地森林生态系统的物种多样性形成及其维持机制、生态系统的水分和养分循环等有重要作用。作者调查分析了云南哀牢山原生山地湿性常绿阔叶林 80株不同种类、不同径级乔木上附生植物种类、数量及空间分布特征,结果表明该区森林附生植物种类较为丰富。共收集到附生植物 69种,分属 33科 49属,其中维管束植物32种,苔藓植物 37种。附生维管束植物的Shannon Wiener指数和Simpson指数分别为 2. 93和 0. 91,附生苔藓植物分别为 3. 31和 0. 95。附生维管束植物中蕨类较为丰富,以棕鳞瓦韦 (Lepisorusscolopendrium)、拟书带蕨 (Vittariaflexuosoides)、柔毛水龙骨(Polypodiodesamoenavar. pilosa)等为主;附生种子植物以黄杨叶芒毛苣苔 (Aeschynanthusbuxifolius)、长叶粗筒苣苔(Briggsialongifolia)、白花树萝卜 (Agapetesmannii)等为主。该地区全年气候潮湿、温凉,使得附生苔藓植物非常丰富,主要优势种类包括东亚鞭苔 (Bazzaniapraerupta)、小叶鞭苔 (B. ovistipula)、齿边广萼苔(Chandonanthushirtellus)、树平藓 (Homaliodendronflabellatum)、刺果藓 (Symphyodonperrottetii)、青毛藓 (Dicran odontiumdenudatum)、小蔓藓(Meteoriellasoluta)、尖喙藓(Kindbergiapraelonga)等。从空间分布特点上看,     

西双版纳热带雨林和热带山地常绿阔叶林附生苔藓的组成与多样性格局

为探讨西双版纳热带雨林和热带山地常绿阔叶林附生苔藓的组成、多样性格局及其维持机制,该文对两种植被的树干附生苔藓植物进行了调查与分析.所选择的样地位于西双版纳勐腊县,每种植被类型选择10个20 m×20 m的样方,每个样方选择约10棵样树.结果表明:(1)本调查共记录到附生苔藓20科39属60种,其中热带雨林附生苔藓有1...     

我国土壤线虫生态学研究进展和展望

土壤线虫生态学主要探讨土壤线虫群落和其周围环境(包括生物和非生物)的相互关系, 包括不同生态系统中土壤线虫群落的分布和结构组成、线虫群落与土壤环境及其他土壤生物之间的相互作用等。本文回顾了我国研究者近年来在土壤线虫生态学研究领域的研究现状, 包括不同生态系统土壤线虫群落的分布、组成和多样性及其影响因素, 土壤线虫群落与全球气候环境变化的关系, 土壤线虫群落的生态功能以及土壤线虫群落生态学分析方法的发展及应用。重点评述近年来我国土壤线虫生态学的发展现状, 同时分析和比较了国内外土壤线虫生态学的发展态势, 提出建设全国范围的监测网络的重要性。未来我国土壤线虫生态学的发展方向应继续加强小尺度下土壤微食物网联通性和大尺度下全球气候变化对土壤线虫群落影响的研究以及加强相关新的研究技术方法的应用。     

亚热带森林附生植物叶片气孔特征及其可塑性对光照变化的响应

附生植物是热带亚热带森林生态系统中物种多样性极高且极其脆弱敏感的生物类群之一。光照被认为是促进附生植物由陆生类群演化而来并决定其生长和分布的关键因素。然而,由于接近林冠和规范性采样的限制,附生植物与光照的关系仍亟待阐述。为揭示附生植物对光强变化的响应和适应策略,该研究以亚热带常绿阔叶林6种附生植物(林冠层木本:鼠李叶花楸、毛棉杜鹃;林冠层草本:狭瓣贝母兰、毛唇独蒜兰;树干区草本:点花黄精、距药姜)为对象,对其在4个光处理梯度下生长的叶片气孔特征及其可塑性进行了对比分析。结果表明:(1) 2种附生小乔木的气孔面积(SA)、气孔密度(SD)、潜在气孔导度指数(PCI)和表皮细胞密度(ECD)均对光强改变显著响应。2种附生兰科植物的SA最大,而SD最小;附生乔木叶片SD和ECD的光响应趋势与陆生植物更相似,而附生草本则出现种间差异。(2) 6种附生植物的气孔、表皮细胞特性及其表型可塑性,在草本-木本、常绿-落叶植物、林冠-树干区之间,均无明显差别。(3)附生植物气孔特性和表皮细胞平均可塑性指数均低于陆生植物。综上结果表明,亚热带常绿阔叶林中附生植物对于光环境变化的适应性相对较弱。不同的附生植物可以通过不同程度地增加叶片SD和ECD来适应高光强生境,并通过对SD和SA的双重调节以增大潜在光合能力从而应对低光胁迫。     

Preparing Wildlife for Climate Change: How Far Have We Come?

Global biodiversity is in unprecedented decline and on-the-ground solutions are imperative for conservation. Although there is a large volume of evidence related to climate change effects on wildlife, research on climate adaptation strategies is lagging. To assess the current state of knowledge in climate adaptation, we conducted a comprehensive literature review and evaluated 1,346 peer-reviewed publications for management recommendations designed to address the consequences of climate change on wildlife populations. From 509 publications, we identified 2,306 recommendations and employed both qualitative and quantitative methods for data analysis. Although we found an increase in the volume and diversity of recommendations since 2007, a focus on protected areas (26%, 596 of 2,306 recommendations) and the non-reserve matrix (12%, 276 of 2,306 recommendations) remained prominent in the climate adaptation literature. Common concepts include protected areas, invasive species, ecosystem services, adaptive management, stepping stones, assisted migration, and conservation easements. In contrast, only 1% of recommendations focused on reproduction (n = 26), survival (n = 14), disease (n = 26), or human-wildlife conflict (n = 24). Few recommendations reflected the potential for local-scale management interventions. We demonstrate limited advancement in preparing natural resource managers in climate adaptation at local, management-relevant scales. Additional research is needed to identify and evaluate climate adaptation strategies aimed at reducing the vulnerability of wildlife to contemporary climate change. © 2020 The Wildlife Society.     

生物多样性保护适应气候变化的管理策略

应对气候变化和保护生物多样性是2大全球性热点环境问题。气候变化导致物种多样性丧失、生态系统服务降低和区域生态安全屏障功能受损,威胁到中国国土生态安全格局和生态脆弱区域的可持续发展,给生物多样性保护带来新的挑战。做好生物多样性保护适应气候变化的风险管理工作,既是生物多样性应对气候变化风险的必要措施,也是减缓气候变化的重要途径。结合爱知目标10的实现情况,分析了欧盟、澳大利亚、美国等发达国家发布的生物多样性适应气候变化技术政策制定情况、中国生物多样性应对气候变化进展情况,剖析了中国生物多样性保护适应气候变化存在的问题,包括生物多样性应对气候变化的科学认知亟待提高、生物多样性保护适应气候变化的能力建设不足、自然保护地之间缺乏适应气候变化的生态廊道网络、生物多样性保护适应气候变化的技术标准缺乏。研究提出了中国生物多样性应对气候变化的适应性管理策略,包括制定《中国生物多样性保护协同应对气候变化的国家方案》、加强生物多样性保护适应气候变化的能力建设、开展自然保护区适应气候变化的风险管理试点、强化生物多样性应对气候变化的科技支撑,以期为推进纳入气候变化风险管理的生物多样性保护工作提供决策依据。     

气候变化对我国7种植物潜在分布的影响

利用CART(分类和回归树)模型及A2和B2气候情景,模拟分析气候变化对瘿椒树、岩高兰、延龄草、星叶草、天麻、蝟实和秃杉分布范围及空间格局影响.结果显示:气候变化下,就目前适宜分布范围,瘿椒树呈增加趋势,其它植物呈缩小趋势;就新适宜及总适宜分布范围,蔚实、延龄草和瘿椒树呈增加趋势,星叶草和岩高兰呈减小趋势,天麻和秃杉在...